DE102020007211A1 - Adsorption refrigeration device and method for generating adsorption refrigeration from heat - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Adsorptionskältevorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bei der Durchströmung des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels entstehenden Druckverlust massiv zu reduzieren, die Beladungszeit zu erhöhen und die Regenerationszeit zu senken und die Durchflussrate bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit auch bei Adsorptionskältevorrichtungen großer Leistung deutlich zu steigern.Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Wärmeaustauscher als ein modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher (4,5) ausgebildet ist, der mindestens ein Profilblechpaar (26) umfasst, das aus durch Stege oder Wellentäler (28) verbundene spiegelbildlich übereinandergelegte Profile (27) aufweisende Profilbleche (25) gebildet ist, welche miteinander vertikal verlaufende, mit Adsorptionsmittel (AM) gefüllte Strömungskanäle (30) einschließen, die durch in den Stegen/Wellentälern (28) angeordnete Strömungsübergänge (31) untereinander in horizontaler Strömungsrichtung verbunden sind, und dass das Adsorptionsregister (6) zuströmseitig einen dem Verdampfer (13) zugeordneten Dampf-Verteilraum (8) und abströmseitig einen dem Kondensator (17) zugeordneter Dampf-Umlenk- und - verteilraum (9) aufweist, in die die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) münden und offen an ihren Enden ausgebildet sind, wobei der Dampf-Verteilraum (8) mit dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) über die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) direkt strömungsverbunden ist, so dass das verdampfte Kältemittel (KM) beim Beladen das in Strömungskanälen (30) befindlichen Adsorptionsmittels (AM) sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts als auch vertikal abwärts durchströmt, und dass alle Strömungskanäle (30) des Adsorptionsregisters (6) von einem Verteilraum (10) für die Zu- und Abfuhr des in Strömungsräumen (34) im Kreuzstrom geführten Kühl- oder Heizmediums (K,H) umschlossen sind.The invention relates to an adsorption refrigeration device and a method for generating adsorption refrigeration from heat. The invention is based on the object of massively reducing the pressure loss resulting from the flow of the adsorbent in the flow channels, increasing the loading time and reducing the regeneration time and the flow rate This task is achieved in that the heat exchanger is designed as a modified cross-flow plate heat exchanger (4, 5), which comprises at least one pair of profiled sheets (26), which is formed by webs or corrugated troughs (28) connected mirror-inverted profiles (27) having profile sheets (25) which enclose flow channels (30) which run vertically with one another and are filled with adsorbent (AM) and which pass through in the webs / wave troughs (28) arranged flow transitions (31) are connected to one another in the horizontal flow direction, and that the adsorption register (6) has a steam distribution space (8) assigned to the evaporator (13) on the inflow side and a steam deflection and distribution space assigned to the condenser (17) on the outflow side ( 9) into which the flow channels (30) and flow transitions (31) open and are open at their ends, the steam distribution space (8) with the steam deflection and distribution space (9) via the flow channels (30 ) and flow transitions (31) is directly flow-connected, so that the evaporated refrigerant (KM) flows through the adsorbent (AM) located in the flow channels (30) both vertically upwards, horizontally sideways and vertically downwards, and that all flow channels (30) of the adsorption register (6) is enclosed by a distribution space (10) for the supply and discharge of the cooling or heating medium (K, H) guided in cross-flow in flow spaces (34) n are.
Description
Die Erfindung betrifft eine Adsorptionskältevorrichtung zur Erzeugung von Kälte aus Wärme mit mindestens einem unter Vakuum im Adsorptions- und/oder Regenerationsmodus betriebenen Adsorbermodul (1), umfassend
- a) ein Gehäuse, das mindestens ein als Adsorber/Desorber fungierenden Wärmeaustauscher enthält, der sich aus mindestens einem Adsorptionsregister zusammensetzt, welches vertikale Strömungskanäle für den Durchtritt eines dampfförmigen Kältemittels aufweist, wobei die Strömungskanäle von im Kreuzstrom in mindestens einem Strömungsraum geführten Kühl- oder Heizmedium zum indirekten Kühlen bzw. Heizen umströmt sind,
- b) einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels,
- c) einen Kondensator zum Kondensieren des dampfförmigen Kältemittels,
- d) ein in die Strömungskanäle eingefülltes Adsorptionsmittel zum Adsorbieren oder Desorbieren des Kältemittels,
- e) einen Kühlkreis mit Kühler zum Kühlen des Adsorptionsmittels während der Adsorption und einen Heizkreis zum Aufheizen des mit Kältemittel gesättigten Adsorptionsmittels während der Regeneration,
- f) eine Steuereinheit, die das Adsorbermodul, den Verdampfer, den Kondensator und den Kühl- und Heizkreis vom Adsorptions- in den Regenerationsmodus oder umgekehrt umschaltet.
- a) a housing which contains at least one heat exchanger functioning as an adsorber / desorber, which is composed of at least one adsorption register, which has vertical flow channels for the passage of a vaporous refrigerant, the flow channels of cooling or heating medium guided in cross flow in at least one flow space are flowed around for indirect cooling or heating,
- b) an evaporator for evaporating the refrigerant,
- c) a condenser for condensing the vaporous refrigerant,
- d) an adsorbent filled into the flow channels for adsorbing or desorbing the refrigerant,
- e) a cooling circuit with a cooler for cooling the adsorbent during adsorption and a heating circuit for heating up the adsorbent saturated with refrigerant during regeneration,
- f) a control unit that switches the adsorber module, the evaporator, the condenser and the cooling and heating circuit from adsorption to regeneration mode or vice versa.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme, bei dem ein Adsorptionsmittel in mindestens einem unter Vakuum gesetzten Adsorbermodul von einem in einem Vakuum-Verdampfer verdampften Kältemittel solange durchströmt wird bis das Adsorptionsmittel mit Kältemittel gesättigt ist, wobei sich das Adsorptionsmittel aufheizt und gleichzeitig durch ein im Kreuzstrom zum verdampften Kältemittel geführtes Kühlmedium (
Stand der TechnikState of the art
Es sind eine Vielzahl von Adsorptionskälteanlagen bekannt, die mit festen Adsorptionsmitteln, beispielsweise Aktivkohle (
In der
Es kommen zwei Körper aus Adsorptionsmaterial zum Einsatz, von denen der eine Körper den Dampf adsorbiert und der andere Körper den Dampf desorbiert.In the
Two bodies made of adsorbent material are used, one of which adsorbs the steam and the other body desorbs the steam.
Das nach
mit Wasserdampf gesättigt ist, wird dieser Behälter automatisch in den Desorptionszustand und der andere Behälter in den Adsorptionszustand geschaltet.That after
is saturated with water vapor, this container is automatically switched to the desorption state and the other container to the adsorption state.
Aus der
Die
Ferner ist aus der
Bei einer anderen bekannten Adsorptionskältemaschine wird ein Adsorptionsmittel vom Typ des Alumino-Silikats des Y-Zeoliths auf dem Wärmetauscher in Form einer granularen Schüttung, Extrudaten, Kugeln, Schnitzeln und/oder als Schicht aufgebracht, d.h. der Wärmetauscher ist vom Adsorptionsmittel umhüllt bzw. in diesem eingebettet. Die Abstände der einzelnen Körner in der Adsorptionsmittelschüttung von den Wärmetauscherflächen variieren somit deutlich, was den Wärmeübergang erschwert. Andererseits ist eine auf die Wärmetauscherflächen aufgebrachte Adsorptionsmittelschicht von ihrer Beladungskapazität allein schon durch ihre Schichtdickte limitiert.In another known adsorption chiller, an adsorbent of the alumino-silicate type of Y-zeolite is applied to the heat exchanger in the form of a granular bed, extrudates, spheres, chips and / or as a layer, ie the heat exchanger is enveloped by the adsorbent or in it embedded. The distances between the individual grains in the adsorbent bed and the heat exchanger surfaces thus vary significantly, which makes the heat transfer more difficult. On the other hand, an adsorbent layer applied to the heat exchanger surfaces is limited in terms of its loading capacity simply by its layer thickness.
Eine weitere bekannte hybride Wärmetauschereinrichtung für die adsorptive Kühlung (
Plattenwärmetauscher für den Einsatz in Adsorptionskältemaschinen, Wärmepumpen und dgl. sind ebenfalls seit langem bekannt (
Die
Eine andere bekannte Lösung (
Zum Stand der Technik (
Auf diese Weise entstehen in der einen Richtung die nebeneinanderliegenden rohrähnlich abgeschlossenen Kanäle und in der quer dazu liegenden Richtung die nebeneinanderliegenden spaltähnlichen Kanäle. Die wärmeaustauschenden Medien können somit im Kreuzstrom zueinander fließen.To the state of the art (
In this way, the adjacent, pipe-like closed channels arise in one direction and the adjacent gap-like channels in the direction transverse to them. The heat-exchanging media can thus flow in a cross-flow to one another.
Außerdem ist aus der
Des Weiteren ist in der
Nach
Allen diese bekannten Lösungen ist der Nachteil gemeinsam, dass das dampfförmige Kältemittel den mit Adsorptionsmittel gefüllten Strömungskanal durchströmen muss, um das Kältemittel adsorbieren zu können, wodurch Druckverluste verursacht werden, die die Durchflussrate senken, eine unterschiedliche Beladung des Adsorptionsmittels über die Schütthöhe begünstigen, den Stoffaustausch durch Aufstauen erschweren sowie den Durchsatz und damit die spezifische Kälteleistung der Adsorptionskälteanlagen begrenzen. Letztendlich limitiert der Druckverlust die Schütthöhe des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels und damit die wirtschaftlich effektive Baugröße der Plattenwärmetauscher in Adsorptionskälteanlagen und deren Kälteleistung.All of these known solutions have the disadvantage that the vaporous refrigerant has to flow through the flow channel filled with adsorbent in order to be able to adsorb the refrigerant, which causes pressure losses that lower the flow rate, promote different loading of the adsorbent above the bed height, the mass transfer by damming up and limit the throughput and thus the specific cooling capacity of the adsorption refrigeration systems. Ultimately, the pressure loss limits the bed height of the adsorbent in the flow channels and thus the economically effective size of the plate heat exchangers in adsorption refrigeration systems and their cooling capacity.
AufgabenstellungTask
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bei der Durchströmung des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels entstehenden Druckverlust massiv zu reduzieren, die Beladungszeit zu erhöhen und die Regenerationszeit zu senken und die Durchflussrate bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit auch bei Adsorptionskältevorrichtungen großer Leistung deutlich zu steigern.In this state of the art, the invention is based on the object of massively reducing the pressure loss occurring when the adsorbent in the flow channels flows through, increasing the loading time and reducing the regeneration time and the flow rate while improving the economy even with high-performance adsorption refrigeration devices to increase significantly.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.This object is achieved by a device with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.Advantageous configurations of the device according to the invention and the method according to the invention can be found in the subclaims.
Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass der Wärmeaustauscher als ein modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildet ist, der mindestens ein Profilblechpaar umfasst, das aus durch Stege oder Wellentäler verbundene spiegelbildlich übereinandergelegte Profile aufweisende Profilbleche gebildet ist, welche miteinander vertikal verlaufende, mit Adsorptionsmittel gefüllte Strömungskanäle einschließen, die durch in den Stegen/Wellentälern angeordnete Strömungsübergänge untereinander in horizontaler Strömungsrichtung verbunden sind, und dass das Adsorptionsregister zuströmseitig einen dem Verdampfer zugeordneten Dampf-Verteilraum und abströmseitig einen dem Kondensator zugeordneten Dampf-Umlenk- und -verteilraum aufweist, in die die Strömungskanäle und Strömungsübergänge münden und offen an ihren Enden ausgebildet sind, wobei der Dampf-Verteilraum mit dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum über die Strömungskanäle und Strömungsübergänge direkt strömungsverbunden ist, so dass verdampfte Kältemittel beim Beladen das in Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittel sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts als auch vertikal abwärts durchströmt, und dass alle Strömungskanäle des Adsorptionsregisters von einem Verteilraum für die Zu- und Abfuhr des in Strömungsräumen im Kreuzstrom geführten Kühl- oder Heizmediums umschlossen sind.The solution to the problem is achieved in that the heat exchanger is designed as a modified cross-flow plate heat exchanger which comprises at least one pair of profiled sheets, which are made up of mirror-inverted profiles connected by webs or wave troughs having profiled sheets is formed which enclose vertically running flow channels filled with adsorbent, which are connected to one another in the horizontal flow direction by flow transitions arranged in the webs / corrugation troughs, and that the adsorption register on the upstream side has a vapor distribution chamber assigned to the evaporator and on the downstream side one assigned to the condenser Has steam deflection and distribution space into which the flow channels and flow transitions open and are open at their ends, the steam distribution space being directly flow-connected to the steam deflection and distribution space via the flow channels and flow transitions, so that vaporized When loading, the refrigerant flows through the adsorbent located in the flow channels both vertically upwards, horizontally sideways and vertically downwards, and that all flow channels of the adsorption register from a distribution space for the supply and discharge of the are enclosed in flow spaces in a cross-flow cooling or heating medium.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Adsorptionsmittelkältevorrichtung besitzt das Profil eine zur Oberseite hin geöffnete halbrunde, ovale, dreieckige, trapezartige oder kastenförmige Form, so dass die beim Übereinanderanordnen der Profilbleche entstehenden Strömungskanäle einen rohrförmigen, wellenartigen, rautenförmigen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.In a further development of the adsorbent refrigeration device according to the invention, the profile has a semicircular, oval, triangular, trapezoidal or box-shaped shape that is open towards the top, so that the flow channels that arise when the profile sheets are arranged on top of one another have a tubular, wave-like, diamond-shaped, rectangular or polygonal cross-section.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Stege bzw. Wellentäler der Profile der beiden Profilbleche durch eine Abstandsstruktur bzw. durch Abstandshalter in einem definierten vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Abstand kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels und der Abstand 0,1 bis 3,0 mm beträgt, so dass die Körner des Adsorptionsmittels trotzdem nicht in den Strömungsübergang gelangen können.According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the webs or wave troughs of the profiles of the two profile sheets are arranged at a defined vertical distance from one another by a spacer structure or by spacers, the distance being smaller than the smallest grain size of the adsorbent and the
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Abstandstruktur/Abstandshalter zueinander versetzt in Längsrichtung der Profilbleche in die Stege/Wellentäler eingeformt, angeformt oder angeordnet sind, wobei die Profilbleche nur paarweise seitenverkehrt aufeinandergelegt werden müssen, um die Strömungskanäle und Strömungsübergänge auszubilden.In a further embodiment of the device according to the invention, it is provided that the spacer structure / spacers are offset from one another in the longitudinal direction of the profile sheets in the webs / corrugation troughs are formed, molded or arranged, the profile sheets only need to be placed on top of one another in pairs in order to form the flow channels and flow transitions.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Strömungskanäle zuström- und abströmseitig mit einem vom dampfförmigen Kältemittel durchströmbaren Sieb versehen, dessen Maschengröße kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels. Dies ermöglicht, nachdem die abströmseitigen Siebe von den Strömungskanälen entfernt sind, das Adsorptionsmittel problemlos in die Öffnung der Strömungskanäle einzufüllen. Ebenso kann das zuströmseitige Sieb einfach demontiert werden, wenn das verbrauchte Adsorptionsmittel aus den Strömungskanälen entfernt werden muss.According to a further embodiment of the device according to the invention, the flow channels are provided on the inflow and outflow side with a sieve through which the vaporous refrigerant can flow, the mesh size of which is smaller than the smallest grain size of the adsorbent. After the sieves on the downstream side have been removed from the flow channels, this enables the adsorbent to be poured into the opening of the flow channels without any problems. The screen on the inflow side can also be easily dismantled if the used adsorbent has to be removed from the flow channels.
Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht weiterhin vor, dass das Adsorptionsmittel eine Korngröße aufweist, die an die Abmessung, den Querschnitt und die Form der Strömungskanäle so angepasst ist, dass die Körner des Adsorptionsmittels einen geringen Abstand zur Kühl-/Heizfläche des Strömungskanals für kurze Diffusionswege und eine hohe Wärmeleitung haben, wodurch kurze Diffusionswege zwischen den Körnern und eine hohe Wärmeleitung zwischen den Kühl-/ Heizflächen und den Körnern sichergestellt werden können.The embodiment of the device according to the invention also provides that the adsorbent has a grain size which is adapted to the dimensions, the cross section and the shape of the flow channels so that the grains of the adsorbent have a small distance from the cooling / heating surface of the flow channel for short diffusion paths and have a high heat conduction, whereby short diffusion paths between the grains and a high heat conduction between the cooling / heating surfaces and the grains can be ensured.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Profilblechpaare mit ihren Strömungskanälen und Strömungsübergängen in übereinanderliegenden, voneinander beabstandeten Lagen angeordnet, wobei die Strömungskanäle der unteren Lage den Stegen bzw. den Wellentälern der oberen Lage zugeordnet sind und die übereinanderliegenden Lagen zwischen sich die Strömungsräume für das Kühl- oder Heizmedium ausbilden.
Die übereinanderliegenden Profilblechpaare können auch durch ein wellenförmiges Strömungsleit- und Abstandsblech mit Wellenbergen voneinander getrennt und beabstandet sein, wobei die Wellenberge des Strömungsleit- und Abstandsbleches jeweils dem Steg/Wellental des darüber oder darunter angeordneten Profilblechpaares zugeordnet sind.
Vorzugsweise ist das Strömungsleit- und Abstandsblech ein dünnes Wellblech mit in die Wellenberge eingeformte, die Höhe der Wellenberge übersteigende Abstandshalterprofile umfasst, die zueinander von Wellenberg zu Wellenberg auf Lücke versetzt angeordnet sind, wobei die Abstandhalterprofile in den von den Stegen der über- und untereinanderliegenden Profilblechpaare gebildeten Versatz abstützend eingreifen und das jeweilige Abstandshalterprofil jeweils endseitig am dazugehörigen Profilblechpaar stoffschlüssig fixiert ist, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise der Adsorptionsregister mit geringem Gewicht ergibt.In a further embodiment of the device according to the invention, several pairs of profiled sheet metal with their flow channels and flow transitions are arranged in superimposed, spaced-apart layers, the flow channels of the lower layer being assigned to the webs or the wave troughs of the upper layer and the superimposed layers between them the flow spaces for the Form a cooling or heating medium.
The superimposed profile plate pairs can also be separated and spaced apart by a wave-shaped flow guide and spacer plate with wave crests, the wave crests of the flow guide and spacer plate being assigned to the web / wave trough of the profile plate pair arranged above or below.
Preferably, the flow guide and spacer plate is a thin corrugated sheet with spacer profiles formed in the corrugation crests and exceeding the height of the corrugation crests, which are arranged offset to one another from wave crest to wave crest, with the spacer profiles in the profile sheet pairs located above and below one another intervene in a supporting manner and the respective spacer profile is firmly fixed at the end on the associated pair of profiled sheets, which results in a particularly compact design of the adsorption register with a low weight.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der modifizierte Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher eine rechteckige Baueinheit bildet, die im Innenraum eines rechteckigen oder zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, wobei der zuströmseitige Dampf-Verteilraum als ein Fußteil, der abströmseitige Dampf-Umlenk- und -verteilraum als ein Kopfteil ausgebildet ist und der Verteilraum für das Kühl- oder Heizmedium alle Strömungsräume durchströmungsoffen umschließt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Baueinheit einen zuströmseitigen Boden und einen abströmseitigen Boden auf, wobei der jeweilige Boden entweder aus einem einzigen Formteil oder aus mehreren an die Kontur der Strömungskanäle angepassten Formteile bestehen, die untereinander und mit den Profilblechpaaren stoffschlüssig verbunden sind.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that the modified cross-flow plate heat exchanger forms a rectangular structural unit which is arranged in the interior of a rectangular or cylindrical housing, the steam distribution chamber on the inflow side as a foot part, the steam deflection and downstream side distribution space is designed as a head part and the distribution space for the cooling or Heating medium encloses all flow spaces with an open flow.
According to a further development of the invention, the structural unit has an inflow-side floor and an outflow-side floor, the respective floor consisting either of a single molded part or of several molded parts adapted to the contour of the flow channels, which are firmly connected to one another and to the profile sheet pairs.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Adsorptionsregister eines Adsorptionsmoduls senkrecht übereinander angeordnet und jedes Adsorptionsregister weist zuströmseitig den Dampf-Verteilraum und abströmseitig dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum auf, wobei der Dampf-Umlenk- und -verteilraum des unter dem oberen Adsorptionsregister angeordneten Adsorptionsregisters mit dem Dampfverteilraum des über dem unteren Adsorptionsregister angeordneten Adsorptionsregisters miteinander strömungsverbunden sind.
Dies ermöglicht es, die Leistung der Kältemittelvorrichtung entsprechend den Anforderungen spezifisch auszulegen. Von besonderem Vorteil ist, dass das dampfförmige Kältemittel ungehindert durch die Strömungsübergänge in jedes Adsorptionsregister gelangen und sich gleichmäßig auf das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel verteilen kann.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, several adsorption registers of an adsorption module are arranged vertically one above the other and each adsorption register has the steam distribution space on the inflow side and the steam deflection and distribution space on the outflow side, the steam deflection and distribution space being below the upper adsorption register arranged adsorption register are fluidly connected to the vapor distribution space of the adsorption register arranged above the lower adsorption register.
This makes it possible to specifically design the performance of the refrigerant device in accordance with the requirements. It is particularly advantageous that the vaporous refrigerant can pass unhindered through the flow transitions into each adsorption register and can be evenly distributed over the adsorbent located in the flow channels.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht für den kontinuierlichen Betrieb vor, dass mindestens zwei miteinander verschaltete Adsorbermodule vorgesehen sind, von denen das erste Adsorbermodul im Adsorptionsmodus und das zweite Adsorbermodul im Regenerationsmodus oder umgekehrt geschaltet ist, wobei das Adsorbermodul einen Dampf-Verteilraum, einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum und einen äußeren Verteilraum und das Adsorbermodul einen Dampf-Verteilraum, einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum und einen äußeren Verteilraum aufweist, wobei die äußeren Verteilräume für das Heiz- und Kühlmedium miteinander strömungsverbunden verschaltet sind.A further advantageous embodiment of the device according to the invention provides for continuous operation that at least two interconnected adsorber modules are provided, of which the first adsorber module is switched in adsorption mode and the second adsorber module is switched in regeneration mode or vice versa Steam deflecting and distributing space and an outer distribution chamber and the adsorber module has a steam distributing chamber, a steam deflecting and distributing chamber and an outer distributing chamber, the outer distributing chambers for the heating and cooling medium being connected to one another in flow connection.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Adsorbermodul autark und separat ausgebildet sein und mehrere dieser autarken und separaten Adsorbermodule miteinander verschaltet werden.In a further development of the invention, the adsorber module can be designed to be self-sufficient and separate, and several of these self-sufficient and separate adsorber modules can be interconnected.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Vakuum-Verdampfer mit einem Tropfenabscheider, Wärmetauscher und einer Vakuum-Pumpe versehen, wobei der Vakuum-Verdampfer mit dem fußseitigen Dampf-Verteilraum über Verbindungsleitungen und eine Absperrarmatur mit den Strömungskanälen und Strömungsübergängen des Adsorptionsregisters der Adsorbermodule in Strömungsverbindung steht.According to a further preferred embodiment of the device according to the invention, the vacuum evaporator is provided with a droplet separator, heat exchanger and a vacuum pump, the vacuum evaporator with the steam distribution chamber at the foot via connecting lines and a shut-off valve with the flow channels and flow transitions of the adsorption register of the adsorber modules is in flow connection.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Dampf-Verteilräume der Adsorptionsmodule zuströmseitig über Stutzen an einer Behälterwand des Verdampfers und die Dampfumlenk- und -verteilräume abströmseitig über Stutzen an der Wand des Kondensators angeflanscht, wobei die jeweiligen Absperrarmaturen im Stutzen zum Öffnen und Absperren des Vakuum-Verdampfers bzw. Kondensators (
Hierdurch entsteht der Vorteil einer besonders kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichzeitig minimierten Druckverlusten.According to a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, the vapor distribution spaces of the adsorption modules are flanged on the inflow side via nozzles on a container wall of the evaporator and the vapor deflection and distribution spaces on the outflow side via nozzles on the wall of the condenser, the respective shut-off valves in the nozzle for opening and shutting off of the vacuum evaporator or condenser (
This results in the advantage of a particularly compact design of the device according to the invention with, at the same time, minimized pressure losses.
Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kondensator über eine Zuführleitung und eine die Dampf-Umlenk- und -verteilräume miteinander verbindende Verbindungsleitung strömungsverbunden, die eine dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum zugeordnete Absperrarmatur aufweist, wobei der Kondensator durch eine mit einem druckgesteuerten Ventil versehene Kondensatleitung zum Abführen des Kondensates mit dem Vakuum-Verdampfer verbunden ist.According to a further feature of the device according to the invention, the condenser is flow-connected via a supply line and a connecting line which connects the steam deflection and distribution spaces with one another and which has a shut-off valve assigned to the steam deflection and distribution space Valve-equipped condensate line for discharging the condensate is connected to the vacuum evaporator.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verzweigt sich eine in die Verteilräume zuströmseitig einbindende Vorlaufleitung für den Kühl- und Heizkreis in zwei parallel angeordnete Vorlaufleitungen, wobei eine mit dem Kühler verbundene Zuleitung für das gekühlte Kühlmedium in die eine Vorlaufleitung und eine Zuleitung für das aufgeheizte Heizmedium in die andere Vorlaufleitung einbindet und die Vorlaufleitungen in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor Einbindung der Zuleitung für das gekühlte Kühlmedium in der Vorlaufleitung und vor Einbindung der Zuleitung für das aufgeheizte Heizmedium in der anderen Vorlaufleitung angeordnet sind.In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, a supply line for the cooling and heating circuit, which integrates the distribution spaces on the inflow side, branches into two supply lines arranged in parallel, with a supply line connected to the cooler for the cooled cooling medium into the one supply line and a supply line for the heated one Integrates the heating medium in the other flow line and the flow lines are provided with shut-off valves in the flow direction after the branching, which are each arranged in the flow direction before the supply line for the cooled cooling medium is integrated in the flow line and before the supply line for the heated heating medium is integrated in the other flow line.
Zweckmäßigerweise verzweigt sich eine aus den Verteilräumen abströmseitig austretende Rücklaufleitung für den Kühl- und Heizkreis in zwei parallel angeordnete Rücklaufleitungen, wobei die Rücklaufleitung durch eine Ableitung über einen Pufferbehälter für das aufgeheizte Kühlmedium und eine Pumpe mit dem Kühler strömungsverbunden ist und die Rücklaufleitung durch eine Ableitung für das abgekühlte Heizmedium mit einer Heizquelle in Verbindung steht, und dass die Rücklaufleitungen in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor der Einbindung der Ableitung für das aufgeheizte Kühlmedium in der Rücklaufleitung und vor Einbindung der Ableitung für das abgekühlte Heizmedium in der anderen Rücklaufleitung angeordnet sind.Expediently, a return line for the cooling and heating circuit exiting the distribution chambers branches into two return lines arranged in parallel, the return line being flow-connected to the cooler by a discharge line via a buffer tank for the heated cooling medium and a pump and the return line by a discharge line for the cooled heating medium is in connection with a heat source, and that the return lines are provided with shut-off valves in the flow direction after the branching, which in each case in the flow direction before the connection of the discharge line for the heated cooling medium in the return line and before the connection of the discharge line for the cooled heating medium in the other return line are arranged.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass als Heizquelle Abwärme dient, die vorzugsweise bei Verdichtern, Solarthermen, Kompressoren, Elektrolysen, BHKW oder anderen Prozessen anfällt.In a further embodiment of the device according to the invention, it is provided that waste heat is used as the heating source, which preferably arises from compressors, solar thermal systems, compressors, electrolyses, CHP units or other processes.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Adsorptionsmittel eine Silica-Gel-, Aluminiumoxid-Gel-, Molekularsieb- oder Aktivkohleschüttung oder besteht aus einem Gemisch daraus. Die Schüttung lässt sich einfach durch Lösen der kopfseitig angeordneten Strömungssiebe in die vertikalen Strömungskanäle einbringen und nach Erschöpfung des Adsorptionsmittels durch Abnahme der fußseitig die Strömungskanäle verschließenden Strömungssiebe wieder aus den Strömungskanälen entfernen.
Das Kältemittel besteht vorzugsweise aus Wasser oder einem Wasser-Alkohol-Gemisch. Letzteres wird verwendet, wenn tiefere Temperaturen des Kältemittels erforderlich sind. Als Kühl- und Heizmedium wird Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide versetztes Wasser eingesetzt.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, the adsorbent is a silica gel, aluminum oxide gel, molecular sieve or activated carbon bulk or consists of a mixture thereof. The bed can be introduced into the vertical flow channels simply by loosening the flow screens arranged at the top and, after exhaustion of the adsorbent, removed from the flow channels again by removing the flow screens closing the flow channels at the bottom.
The refrigerant preferably consists of water or a water-alcohol mixture. The latter is used when lower refrigerant temperatures are required. The cooling and heating medium used is water or water mixed with stabilizers, preferably glycol, corrosion inhibitors or biocides.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt vor, dass zum Ermitteln des Druckes und der Temperatur des Kältemittel-Dampfes die Dampf-Verteilräume und Dampf-Umlenk- und -verteilräume der Adsorbermodule mit Druck/Temperatursensoren versehen sind, die über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbunden sind, welche durch Ausgabe eines Befehls veranlasst, die Absperrarmaturen entsprechend dem Betriebszustand zu öffnen oder zu schließen.
Der Dampfdruck im Vakuum-Verdampfer wird durch ein in der Kondensatleitung angeordnetes druckgeregeltes Ventil und der Druck des den Vakuum-Verdampfer verlassenden Kältemitteldampfes von einem in der Verbindungsleitung zu den Dampf-Verteilräumen angeordneten Drucksensor überwacht. Die Temperaturen des Kühl- und Heizmediums werden durch Temperatursensoren erfasst, die in der Zuleitung zum Kondensator, der Zuleitung für das gekühlte Kühlmittel und die Ableitung für das aufgeheizte Kühlmittel angeordnet sind.Another advantageous embodiment of the device according to the invention proposes that the steam distribution spaces and steam deflection and distribution spaces of the adsorber modules are provided with pressure / temperature sensors that are connected to the control unit via control lines to determine the pressure and temperature of the refrigerant vapor which causes the shut-off valves to be opened or closed according to the operating status by issuing a command.
The vapor pressure in the vacuum evaporator is monitored by a pressure-regulated valve arranged in the condensate line and the pressure of the refrigerant vapor leaving the vacuum evaporator is monitored by a pressure sensor arranged in the connecting line to the steam distribution chambers. The temperatures of the cooling and heating medium are recorded by temperature sensors which are arranged in the supply line to the condenser, the supply line for the cooled coolant and the discharge line for the heated coolant.
Von besonderer Bedeutung für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, dass die Leistung der Vorrichtung infolge ihres im Vergleich zum bekannten Stand der Technik deutlich gesunkenen Druckverlustes durch die Anzahl der Adsorptionsmodule und der Adsorptionsregister in Länge, Breite und Höhe frei wählbar ist, so dass die Kälteleistung der Vorrichtung optimal an die technischen Forderungen und Aufgaben anpassbar ist.It is of particular importance for the device according to the invention that the performance of the device is freely selectable in length, width and height due to its pressure loss, which is significantly lower than in the known prior art, due to the number of adsorption modules and adsorption registers, so that the cooling capacity of the device can be optimally adapted to the technical requirements and tasks.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung bestehen die Adsorbermodule aus metallischen Werkstoffen mit guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Edelstahl, Kupfer o.dgl. Die Adsorptionsregister können somit besonders dünnwandig ausgeführt werden, so dass die Adsorbermodule ein geringes Gewicht haben, kompakt, stoffschlüssig verbindbar sowie montagefreundlich und wartungsfrei sind.In a further preferred embodiment, the adsorber modules consist of metallic materials with good thermal conductivity, preferably of stainless steel, copper or the like. The adsorption registers can therefore be made particularly thin-walled, so that the adsorber modules are lightweight, compact, can be connected in a materially bonded manner, and are easy to assemble and maintenance-free.
Die Lösung der Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass während der Adsorption der Dampfstrom des Kältemittels durch in einem Dampf-Verteilraum des Adsorptionsregisters mündende Strömungskanäle und Strömungsübergänge eines modifizierten Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschers in Teilströme
Dadurch wird es möglich, die Beladezeit des Adsorptionsmittels mit dampfförmigem Kältemittel während der Adsorption und die Desorptionszeit während der Regeneration signifikant zu senken.The object is achieved with the method according to the invention in that, during adsorption, the vapor flow of the refrigerant is split into partial flows through flow channels and flow transitions of a modified cross-flow plate heat exchanger opening into a vapor distribution space of the adsorption register
This makes it possible to significantly reduce the loading time of the adsorbent with vaporous refrigerant during adsorption and the desorption time during regeneration.
Die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Strömungsübergänge auf einen Abstand der Stege/Wellentäler eingestellt werden, der kleiner als die Korngröße des Adsorptionsmittels ist, wobei der Abstand 0,1 bis 3,0 mm beträgt. Dies gewährleistet, dass die Körner des Adsorptionsmittels nicht in und durch die Strömungsübergänge gelangen können.The further embodiment of the method according to the invention provides that the flow transitions are set to a distance between the webs / wave troughs that is smaller than the grain size of the adsorbent, the distance being 0.1 to 3.0 mm. This ensures that the grains of the adsorbent cannot get into and through the flow transitions.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Strömungskanäle der Adsorptionsregister mit Silica-Gel, Aluminiumoxid-Gel, Molekular-Sieben, Aktivkohle oder deren Gemische befüllt.
Als Kältemittel wird Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch und als Kühl- und Heizmedium Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide, versetztes Wasser verwendet.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the flow channels of the adsorption register are filled with silica gel, aluminum oxide gel, molecular sieves, activated carbon or mixtures thereof.
The refrigerant used is water or a water-alcohol mixture and the cooling and heating medium used is water or water mixed with stabilizers, preferably glycol, corrosion inhibitors or biocides.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further advantages and details emerge from the following description with reference to the accompanying drawings.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Es zeigen
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Profilblechpaares, das aus seitenverkehrt übereinanderliegenden Profilblechen gebildet ist, -
2 eine vergrößerte Ansicht der Strömungskanäle und der die Strömungskanäle verbindenden Strömungsübergänge mit Darstellung der seitlichen Anströmrichtung des Kältemittels in die Körner des Adsorptionsmittels, -
3a eine Ansicht von übereinanderliegenden Profilblechpaaren in Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der5 , -
3b eine perspektivische Ansicht von zwei übereinanderliegenden Profilblechpaaren mit im Strömungsraum für das Kühl- oder Heizmedium eingesetztem Strömungsleit- und Abstandsblech, -
3c eine Draufsicht der 2 , -
3d eine perspektivische Darstellung des in den Strömungsräumen zwischen den Profilblechpaaren eingesetzten Strömungsleit- und Abstandsbleches, -
4a eine perspektivische Darstellung einer aus mehreren Profilblechpaaren zusammengesetzten Baueinheit mit zuström- und abströmseitigen Boden, -
4b den Aufbau desBodens gemäß 4a , -
5 eine Seitenansicht des Adsorbermoduls ohne Vakuum-Verdampfer und Kondensator mit zuströmseitig angeordnetem Dampfverteilraum für das dampfförmige Kältemittel, abströmseitig angeordnetem Dampfumlenk- und -verteilraum für das Kältemittel und peripheren Verteilraum für das Kühl- und Heizmedium, -
6 eine Seitenansicht eines Adsorbermoduls aus beispielsweise zwei übereinander angeordneten Adsorptionsregistern, -
7a und7b schematische Darstellungen des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Vakuum-Verdampfer, Kondensator, Kühler, Kühl- und Heizkreislauf beim Adsorbieren/Desorbieren und Kühlen, -
8 eine Seitenansicht einer Anordnung von zwei mittels Stutzen am Verdampfer angeflanschter Adsorbermodule ohne Peripherie und -
9a und9b einen Schnitt entlang der Linie B-B der5 mit schematische Darstellung der Beaufschlagung des Adsorptionsmittels mit dem dampfförmigen Kältemittel bei der Adsorption und Desorption.
-
1 a perspective view of a pair of profiled sheets, which is formed from laterally reversed superimposed profiled sheets, -
2 an enlarged view of the flow channels and the flow transitions connecting the flow channels, showing the lateral direction of flow of the refrigerant into the grains of the adsorbent, -
3a a view of superimposed profile sheet pairs in a sectional view along the line AA of5 , -
3b a perspective view of two superimposed profile plate pairs with flow guide and spacer plate inserted in the flow space for the cooling or heating medium, -
3c a top view of the2 , -
3d a perspective view of the flow guide and spacer plates used in the flow spaces between the profile plate pairs, -
4a a perspective view of a structural unit composed of several pairs of profiled sheet metal with an inflow and outflow-side floor, -
4b the structure of the soil according to4a , -
5 a side view of the adsorber module without vacuum evaporator and condenser with the inflow side arranged vapor distribution space for the vaporous refrigerant, outflow side arranged vapor deflection and distribution space for the refrigerant and peripheral distribution space for the cooling and heating medium, -
6th a side view of an adsorber module from, for example, two adsorption registers arranged one above the other, -
7a and7b schematic representations of the structure of the device according to the invention with vacuum evaporator, condenser, cooler, cooling and heating circuit during adsorbing / desorbing and cooling, -
8th a side view of an arrangement of two adsorber modules flanged to the evaporator by means of nozzles and without peripherals -
9a and9b a section along the line BB of5 with a schematic representation of the application of the adsorbent to the vaporous refrigerant during adsorption and desorption.
Die
In Längsrichtung
Die beiden Profilbleche 25 sind spiegelbildlich, d.h. seitenverkehrt zueinander übereinandergelegt, und bilden in Längsrichtung
In den mit Adsorptionsmittel
Dies wird dadurch sichergestellt, dass das Adsorptionsmittel
Longitudinal
The two
In the with adsorbent
This is ensured by the fact that the adsorbent
Die übereinanderliegenden Stege oder Wellentäler
Das verdampfte Kältemittel
Die Strömungskanäle
Das Adsorptionsmittel
Durch ein an den Enden der Strömungskanäle
The evaporated refrigerant
The flow channels
The adsorbent
Through one at the ends of the flow channels
Wie
Aus der
In die Wellenberge WB des Strömungsleit- und Abstandsblechs 33 sind in regelmäßigen Abständen voneinander Abstandshalterprofile
Nach
In the wave crests WB of the flow guide and
To
Die
Die Böden 69 und 70 sind aus Formteilen 69 bis 69.n bzw. 70.1 bis 70.n zusammengesetzt, deren Kontur an die Form und Abmessung der Profilblechpaare 26, zweckmäßig durch Laserschneiden, angepasst ist. Die Formteile werden mit den eingelegten Profilblechpaaren 26 entlang der Kontur zusammengefügt und durch Laserschweißen oder Hartlöten stoffschlüssig verbunden, so dass ein im Wesentlichen rechteckiger Apparat entsteht, der wahlweise in einen rechteckigen oder zylindrischen Gehäuse
The
Die
Im Gehäuse
Der modifizierte Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher
Der zuströmseitige Boden
Gehäusemantels 3a angeflanscht, so dass zuströmseitig ein Dampf-Verteilraum
Der abströmseitige Boden
Die im Innenraum des Gehäuses
Übereinanderliegende Profilblechpaare 26 bilden miteinander Strömungsräume
Für den Fall. dass in den Strömungsräumen
In the
The modified cross-flow plate heat exchanger
The
Flanged housing jacket 3a, so that a steam distribution space on the inflow side
The
The inside of the
Profiled sheet metal pairs 26 lying one above the other form flow spaces with one another
In the case. that in the
In
Die Profilblechpaare 26 bestehen aus metallischem Werkstoff mit einem hohen Wärmeleitvermögen, vorzugsweise Edelstahl, haben eine Dicke von 0,1 bis 1,0 mm, sind schweiß- und hartlötbar, korrosionsbeständig und dauerhaft dicht.The profile sheet pairs 26 consist of metallic material with a high thermal conductivity, preferably stainless steel, have a thickness of 0.1 to 1.0 mm, can be welded and brazed, corrosion-resistant and permanently tight.
Es wird jetzt auf den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den kontinuierlichen Betrieb mit zwei Adsorbermodule
Die
Der zuströmseitige Dampf-Verteilraum 8a bzw. 8b ist über eine mit einer Absperrarmatur 11a bzw.
Die Dampf-Verteilräume 8a bzw. 8b der Adsorbermodule 1 bzw. 2 sind durch die Verbindungsleitung
The
The
The
Zwischen den beiden Absperrarmaturen 11a und
Die Verbindungsleitung
Die abströmseitigen Dampf-Umlenk- und -verteilräume 9a bzw. 9b stehen untereinander durch eine Verbindungsleitung
The connecting line
The downstream steam deflection and
Der Dampfdruck des Desorbatdampfes wird durch einen den Dampf-Umlenk- und -verteilräumen 9a bzw. 9b zugeordneten Druck- und Temperatursensor
In die Verteilräume
Für die zuströmseitige Zuführung des Kühlmediums, vorzugsweise Wasser mit einer Vorlauftemperatur von etwa 30 °C, ist der in die Strömungsräume
Zum Abführen des Kühlmediums ist der Verteilraum
For the supply of the cooling medium on the inflow side, preferably water with a flow temperature of about 30 ° C., is used in the
The distribution space is used to discharge the cooling medium
Der Kühlkreis
Der Kühler 47 kühlt das Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, welches die beim Adsorbieren entstehende Adsorptionswärme aufgenommen hat, beispielsweise von 35 °C auf 30 °C ab.The cooling circuit
The cooler 47 cools the cooling medium, preferably water, which has absorbed the adsorption heat generated during adsorption, for example from 35.degree. C. to 30.degree.
Die zuströmseitig und abströmseitig in die Verteilräume
Der Heizkreis
Von der Rücklaufleitung 24b führt eine Ableitung
Das Heizmedium
A discharge leads from the
The heating medium
Das Kältemittel
Zulaufseitig ist in der Kältemittelversorgung
Der Druck des Kältemittels
On the inlet side is in the
The pressure of the refrigerant
Der Vakuum-Verdampfer 13 besteht aus einem Behälter
Oberhalb des Flüssigniveaus des Kältemittels
Above the liquid level of the refrigerant
Während der Adsorption im Adsorbermodul 1 befindet sich das Adsorbermodul 2 im Desorptionszustand (siehe
Die dem Adsorbermodul 1 fußseitig dem Kühlkreis
Das im Kühler
In die Vorlaufleitung 22a bindet eine mit einer externen Heizquelle
Das nach dem Durchströmen der Strömungsräume
Die
The
That in the cooler
One connects to an external heating source in the
That after flowing through the
The
Sobald das auf dem Adsorptionsmittel
Der Kühler 47 ist als ein Luftkühler leistungsmäßig so ausgelegt, dass die Kühlung des Adsorptionsmittels
Es ist natürlich auch möglich, ohne die Erfindung zu verlassen, mehrere Adsorbermodule, vorzugsweise drei Adsorbermodule vorzusehen, die jeweils in Adsorptionszustand,
Desorptionszustand und in den Kühlungszustand schaltbar sind.
Die Ansteuerung der Absperrarmaturen 11a,
The cooler 47 is designed as an air cooler in terms of performance so that the cooling of the adsorbent
It is of course also possible, without departing from the invention, to provide several adsorber modules, preferably three adsorber modules, each in the adsorption state,
Desorption state and can be switched to the cooling state.
The control of the shut-off
Die
Es wird jetzt der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierzu wird nochmals auf die
Die
Die Absperrarmatur 11a ist geöffnet und die zum Dampf-Verteilraum 8b führende Teil der Verbindungsleitung
Während der Adsorption wird das in den Strömungskanälen
Die Temperatur des aufgeheizten Kühlmediums K wird vor Eintritt in den Pufferbehälter
The
The shut-off
This occurs in the flow channels during adsorption
The temperature of the heated cooling medium K is set before it enters the buffer tank
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Regeneration wird nachfolgend in Verbindung mit
Das Heizmedium
The heating medium
Aus der
Im Kondensator
In the condenser
Die Erfindung zeigt eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik:
- 1. Es wird ein optimaler Wärmeübergang vom Kühl-/Heizmedium auf das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel durch die geringen Abstände der Kühl-/ Heizflächen zum Korn des Adsorptionsmittels erreicht.
- 2. Bei der Adsorption gelangt das verdampfte Kältemittel ohne nennenswerten Druckverlust an das Adsorptionsmittel in den Strömungskanälen, wodurch eine schnelle und hohe Beladung gewährleistet ist.
- 3. Die modifizierten Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher haben gegenüber den bekannten Wärmeaustauschern einen deutlich reduzierten Anteil an aufzuheizenden oder abzukühlenden Material, sind somit kompakter und können modular aufgebaut werden.
- 4. Die Betriebs- und Materialkosten können durch den optimalen Wärmeübergang und den geringeren Druckverlust deutlich reduziert werden.
- 5. Das Adsorptionsmittel kann einfach als Schüttung in die Strömungskanäle eingebracht oder aus diesen wieder entfernt werden.
- 6. Die Baugruppen der Adsorptionskältevorrichtung bestehen aus metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Edelstahl, die dauerhaft gefügt, dicht und korrosionsbeständig sowie durch ihre äußere Zugänglichkeit montagefreundlich und wartungsfrei sind.
- 7. Der optimale Wärmeübergang, die geringen Druckverluste und die geringe Masse der Adsorptionsregister ermöglichen eine freie Skalierbarkeit in Länge, Breite und Höhe sowie der Leistungsparameter von kleineren bis zu großen Leistungsgrößen, beispielsweise zwischen 30 kW bis über 1000 kW.
- 1. An optimal heat transfer from the cooling / heating medium to the adsorbent located in the flow channels is achieved through the small distances between the cooling / heating surfaces and the grain of the adsorbent.
- 2. During adsorption, the evaporated refrigerant reaches the adsorbent in the flow channels without any significant loss of pressure, which ensures rapid and high loading.
- 3. The modified cross-flow plate heat exchangers have a significantly reduced proportion of material to be heated or cooled compared to the known heat exchangers, and are therefore more compact and can be of modular construction.
- 4. The operating and material costs can be significantly reduced through the optimal heat transfer and the lower pressure loss.
- 5. The adsorbent can simply be introduced into the flow channels as a bed or removed from them again.
- 6. The assemblies of the adsorption refrigeration device consist of metallic materials, preferably stainless steel, which are permanently joined, leak-proof and corrosion-resistant and, thanks to their external accessibility, are easy to assemble and maintenance-free.
- 7. The optimal heat transfer, the low pressure loss and the low mass of the adsorption register allow free scalability in length, width and height as well as the performance parameters from small to large output sizes, for example between 30 kW to over 1000 kW.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AdsorbermoduleAdsorber modules
- 1, 21, 2
- Gehäuse von 1, 2Housing of 1, 2
- 33
- Gehäusemantel von 1, 2Housing jacket from 1, 2
- 3a3a
- Kreuzstrom-PlattenwärmeaustauscherCross-flow plate heat exchanger
- 4, 54, 5
- BaueinheitUnit
- 4a, 5a4a, 5a
- AdsorptionsregisterAdsorption register
- 6, 76, 7
- zuströmseitiger Dampf-VerteilraumUpstream steam distribution space
- 8,8a,8b8.8a, 8b
- abströmseitiger Dampf-Umlenk- und VerteilraumDownstream steam deflection and distribution space
- 9,9a,9b9,9a, 9b
- Peripherer Verteilraum für das Kühl- und HeizmediumPeripheral distribution space for the cooling and heating medium
- 10, 10a, 10b10, 10a, 10b
- AbsperrarmaturShut-off valve
- 11a, 11b11a, 11b
- VerbindungsleitungConnecting line
- 1212th
- Vakuum-VerdampferVacuum evaporator
- 1313th
- VerbindungsleitungConnecting line
- 1414th
- Absperrarmaturen in 14Shut-off valves in 14
- 15a, 15b15a, 15b
- Zuführleitung für DesorbatdampfSupply line for desorbate vapor
- 1616
- Kondensatorcapacitor
- 1717th
- KondensatleitungCondensate line
- 1818th
- KühlkreisCooling circuit
- 1919th
- HeizkreisHeating circuit
- 2020th
- KaltwasserableitungCold water drainage
- 2121
- VorlaufleitungSupply line
- 22,22a,22b22,22a, 22b
- RücklaufleitungReturn line
- 24,24a,24b24,24a, 24b
- ProfilblechProfile sheet
- 2525th
- ProfilblechpaarProfile sheet pair
- 2626th
- Lagen von 26Layers from 26
- 26a, 26b26a, 26b
- Halbrundes/wellenförmiges ProfilHalf-round / wave-shaped profile
- 2727
- Stege, Wellentäler von 27Ridges, wave troughs from 27
- 2828
- Abstandsstruktur/AbstandshalterSpacer structure / spacers
- 2929
- Vertikale StrömungskanäleVertical flow channels
- 3030th
- Strömungsübergang zwischen den StrömungskanälenFlow transition between the flow channels
-
3131 - StrömungssiebeFlow screens
- 3232
- Strömungsleit- und AbstandsblechFlow guide and spacer plate
- 3333
- Abstandshalterprofil von 33Spacer profile from 33
- 33a33a
- StrömungsräumeFlow spaces
- 3434
- Verbindungleitung zu 13Connection line to 13
- 3535
- Dom von 13Cathedral from 13
- 3636
- Druck- und Temperatursensor in 35Pressure and temperature sensor in 35
- 3737
- SteuerleitungControl line
- 3838
- SteuereinheitControl unit
- 3939
- Druck- und Temperatursensor für 8a, 8bPressure and temperature sensor for 8a, 8b
- 40a40a
- Druck- und Temperatursensor für 9a, 9bPressure and temperature sensor for 9a, 9b
- 40b40b
- Temperatursensor in 16Temperature sensor in 16
- 41a41a
- Temperatursensor in 44Temperature sensor in 44
- 41b41b
- Temperatursensor in 18Temperature sensor in 18
- 41c41c
- Temperatursensor für KältemittelversorgungTemperature sensor for refrigerant supply
- 41d41d
- Temperatursensor in 50Temperature sensor in 50
- 41e41e
- Temperatursensor in 21Temperature sensor in 21
- 41f41f
- Drucksensor in 18Pressure sensor in 18
- 4242
- Ventil in 18Valve in 18
- 4343
- Ableitung für das aufgeheizte Kühlmedium KDischarge for the heated cooling medium K
- 4444
- Zuleitung für das aufgeheiztes Heizmedium H^Supply line for the heated heating medium H ^
- 4545
- AbsperrarmaturenShut-off valves
- 46a, 46b, 46c, 46d46a, 46b, 46c, 46d
- Kühlercooler
- 4747
- Pufferbehälter für aufgeheiztes Kühlmedium KBuffer tank for heated cooling medium K
- 4848
- AbsperrarmaturenShut-off valves
- 49a, 49b, 49c, 49d49a, 49b, 49c, 49d
- Zuleitung von 47 für das gekühlte Kühlmedium KFeed line from 47 for the cooled cooling medium K
- 5050
- Speicherbehälter für Kühlmedium KStorage tank for cooling medium K
- 5151
- Pumpepump
- 5252
- Förderleitung zu 13Delivery line to 13
- 5353
- Drucksensor in 53Pressure sensor in 53
- 5454
- Ableitung für das abgekühlte Heizmedium zu 56Discharge for the cooled heating medium to 56
- 5555
- HeizquelleHeating source
- 5656
- Kältemittel/KaltwasserversorgungRefrigerant / cold water supply
- 5757
-
Behälter für Verdampfer 13
Vaporizer container 13 - 5858
- WärmeaustauscherHeat exchanger
- 5959
- TropfenabscheiderDroplet eliminator
- 6060
- StutzenSupport
- 6262
- Behälterwand von 13Container wall from 13
- 6363
- AbsperrarmaturenShut-off valves
- 64,65,66,6764,65,66,67
- Lücke zwischen WB in 33Gap between WB in 33
- 6868
- Zuströmseitiger Boden in 4a, 5aInflow-side floor in 4a, 5a
- 6969
- Formteile von 69Molded parts from 69
- 69.1-69.n69.1-69.n
- Abströmseitiger Boden von 4a, 5aDownstream bottom of 4a, 5a
- 7070
- Formteile von 70Molded parts from 70
- 70.1-70.n70.1-70.n
- Kopfteil von 1, 2Headboard of 1, 2
- 7171
- Wandung von 3aWall of 3a
- 7272
- Fußteil von 1, 2Foot part of 1, 2
- 7373
-
Abstand der Stege/Wellentäler 28Distance between ridges /
wave troughs 28 - AA.
- AdsorptionsmittelAdsorbent
- AMAT THE
- DesorbatdampfDesorbate vapor
- DDDD
- Dampfstrom des KältemittelsVapor flow of the refrigerant
- DSDS
- Teilströme von DS bei AdsorptionPartial flows of DS during adsorption
- AS1,AS2,AS3 AS4AS1, AS2, AS3 AS4
- Kühl-/HeizflächeCooling / heating surface
- FF.
- HeizmediumHeating medium
- HH
- KühlmediumCooling medium
- KK
- Länge des ProfilblechsLength of the profile sheet
- LL.
- Längsrichtung von 25Lengthways from 25
- LRLR
- KältemittelRefrigerant
- KMKM
- Teilströme bei RegenerationPartial flows during regeneration
- RS1,RS2,RS3RS1, RS2, RS3
- StrömungspfadeFlow paths
- SFSF
- Versatz von 26Offset from 26
- VV
- WellenbergWave mountain
- WBWB
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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